简省PLC输入点的设计技术方法

    早期生产的机械设备的顺序动作都是由继电器一接触器控制系统实现的。这些设备使用年代较久，故障频繁，不能正常运行，影响生产。这些旧设备有的闲置，有的废弃。我国广大工矿老企业都面临着技术改造和设备更新的艰巨任务。    可编程序控制器(PLC)以其明显的优点，能很好地满足对i日设备技术改造的要求。用PLC改造旧设备，花钱不多，收效却很大。    采用PLC对旧的机械设备进行技术改造时，首先要把原设备的电气原理图转换为PLC梯形图。梯形图中的输入／输出点设计是设备技术改造成败的关键，若输入／输出点设计合理，就能降低设备改造费用，提高经济效益。    在PLC梯形图设计中，通常都把按钮开关、转换开关、行程开关以及某些继电接触器的触点（如温度、压力、流量等继电器的触点）作为PLC的输入点加以设计。若用小型PLC对旧设备改造，有时会遇到PLC的输入点数不够的问题。若采用中型PLC或增配扩展机，又显得浪费，不仅增加了改造费用，还增大了安装体积，给设备改造带来诸多不便。因此，在选择的时候一定要慎重。    本节以SL-FX2N-28MR-4AD-2DA为例，介绍几种节省PLC输入点的简易设计方法。该PLC是一台具有16路开关量输入(X0～X7，X10～X15，H0、H1)、12路开关量输出(Y0～Y7，Y10～Y13)等性能的高性价比PLC。由于其输入输出点总共只有28个，因此巧妙、合理、经济地使用输入输出点尤为重要。    一、保留法    在旧设备的继电接触控制电路中，有一部分开关、按钮等输入直接控制接触器或电磁铁的吸合，在这部分控制电路中没有分支和交叉，输入输出一一对应，控制电路很简单。在用户PLC改造旧设备时，这部分输入可不予考虑，以节省PLC的输入点数，也就是说对这部分控制电路不加改造，予以保留。    对一些相对独立的没有顺序动作要求的简单控制电路，如电动机的起动和停止、油泵控制、通风控制等，这些控制电路相对于设备的其余电控系统是独立的，所以对这部分电路可不加改造而予以保留，这部分控制电路的开关输入量就不占用PLC的输入点数。    保留法节省了PLC的输入点，简化了梯形图，使PLC控制部分更为简单可靠。因此，在旧设备改造中，保留法也是在PLC输入点设计中经常采用的方法。    二、合并法    在继电控制电路中，常有两个或两个以上的输入触点串联或并联，并且电路中没有分支和交叉，见图2-69。这时可把一个回路中串联或并联的输入触点合并起来，看作为一个输入点，这样也就能减少占用PLC的输入点，对原设备中的这部分电路也不作改动。图2-72所示为合并法示例，其中列举的是动合触点，实际上此方法对动断触点也适用。
    图2-72    合并法    另一种情况是一个输入量有两种输入状态，例如双位转换开关，也可用合并法将其合并成一个输入点。通常用输入点的动合触点代表一种输入状态，则输入点的动断触点就代表了另一种输入状态。在机器设备的“自动-手动”转换、“快-慢”转换等状态转换控制电路中，常采用合并法进行PLC输入设计。    合并法同样减少了PLC的输入点，简化梯形图，增加了输入设计的灵活性，也被广泛采用。    三、扩展法    在采用了以上方法后若PLC的输入点数仍不够，则必须设法扩展小型PLC的输入点数。    先讨论带有动合和动断两对触点的按钮开关（双位开关）扩展法。如图2-73所示，把参加扩展的6个按钮开关分成2组。把每组的动断触点串联后作为横轴输入，连接到X03、X04，再把SB1和SB4、SB2和SB5、SB3和SB6的动合触点分别加以并联后作为纵轴输入，连接到X00、X01，X02，其逻辑关系见表2-10。    表2-10    开关与输入点的逻辑关系
    在图2-64中，每个开关占用了两个PLC的输入点，在PLC梯形图上就用其占用的两个输入点来表示一个输入信号。例如开关SB1可用X03动断触点和X00动合触点相串联来表示。    由示例可得如下推论：把所有参加扩展的按钮开关分成若干组，每组的动断触点串联作为一横轴输入（横轴数为X），每组的动合触点一一对应并联后作为纵轴输入（纵轴数为Y），则占用PLC的输入点数为X+Y，而输入开关数扩展为XY个。    当X=Y>2时，可得到最大扩展数。如有9个按钮开关，则可组成1、2、3；4、5、6；7、8、9三个动断触点串联组(X=3)，和1、4、7；2、5、8；3、6、9三个动合触点并联组(Y=3)。可见，9个输入开关占用了PLC 6个输入点。    如果按钮或开关有双动合触点，则可用分组并联法来扩展输入点，如图2-74所示，其中共有10个双动合触点开关，分成1、2、3、4;1、5、6、9；2、5、7、8；3、6、8、10;4、7、9、10共5个并联组，这样就占用了PLC 5个输入点，可供10个开关输入。在梯形图上，每个扩展后的输入信号都用两个动合触点相串联来表示。例如，SB1就用XOO动合触点和X01动合触点相串联来表示。
    图2-73    分组扩展法一
    图2-74    分组扩展法二    采用扩展法，较方便地解决了PLC在改造旧设时输入点数不够的问题，但是，也带来了输入点接线复杂化的缺点。还必须说明，PLC输入点扩展方法很多，很多书刊也有介绍，但需要外接功能电路。本节仅介绍不加附加电路的扩展法，尽可能利用原设备上的器件，达到节省设备改造投资，缩短设备改造时间，提高设备技术性能的目的。此外，对一些通用设备用于专用加工的场合，可把一些多余的和不用的功能予以舍弃，这也减少了对PLC输入点的需求。    采用上述方法后，可望能解决用小型PLC改造旧设备中遇到的输入点数不足的问题。